张连飞
（安阳化学工业集团有限责任公司，河南 安阳455133）
［摘 要］安阳九天精细化工有限责任公司现有2套采用甲醇连续气相催化胺化法工艺的甲胺/DMF装置，为进一步降低生产成本并提高甲胺/DMF装置运行的稳定性，针对甲胺萃取塔塔顶水冷器换热效果差、上游PSA系统存在CO2气放空、10 000 m3甲醇储槽检修期间难保证甲醇稳定供应等问题，通过实施2套甲胺装置各新增1台萃取塔塔顶水冷器、气化系统新增1台CO2气柜并对2台CO2气柜进行综合改造、新增（利旧）2台甲醇储槽（最高库存量为800 t）等一系列优化改造，解决了夏季制约甲胺装置高负荷运行的瓶颈问题以及甲胺装置的原料供应问题等，提高了甲胺产量，降低了甲胺生产成本，保证了甲胺/DMF装置运行的稳定性与抗风险能力。
［关键词］甲胺/DMF装置；运行问题；优化改造；新增水冷器；新增CO2气柜；甲醇储槽系统改造
［中图分类号］TQ226.31 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0038-03
0 引 言
安阳化学工业集团有限责任公司（简称安化公司）下属安阳九天精细化工有限责任公司（简称九天化工）现有2套甲胺/DMF（二甲基甲酰胺）装置（第一套30 kt/a甲胺/DMF装置于2002年建成投产，第二套60 kt/a甲胺/DMF装置于2007年建成投产）、1套DMAC（二甲基乙酰胺）装置。2套甲胺装置生产工艺均采用甲醇连续气相催化胺化法，其工艺操作参数基本相同，均以甲醇与液氨为原料，按一定配比制成混合物料，于一定温度、压力及催化剂作用下在甲胺合成塔中合成粗甲胺，粗甲胺经脱氨塔、萃取塔、脱水塔、分离塔四塔连续精馏后，分别获得合格的高纯度一甲胺、二甲胺、三甲胺产品，送往罐区储存。
DMF装置生产工艺采用CO一步法，以CO和二甲胺为原料，在加压及催化剂作用下反应得到粗DMF，粗DMF经蒸发分离器、脱轻塔、真空塔、气提塔连续精馏后，得到高纯度DMF，送往罐区储存。
DMAC装置以二甲胺和醋酸为原料，在高温高压下于合成塔内反应生成粗DMAC，粗DMAC经三塔精馏获得纯度较高的DMAC产品。
九天化工是国内甲胺系列产品的重要生产企业，但随着近年来电子化学品产业的发展，国内甲胺产能不断扩张，新建甲胺装置单套产能更大、工艺更先进、生产成本更低，企业面临着激烈的竞争压力。为进一步降低生产成本并提高甲胺/DMF装置运行的稳定性，九天化工实施了一系列优化改造，解决了夏季制约甲胺装置高负荷运行的瓶颈问题以及甲胺装置的原料供应问题等，提高了甲胺产量，降低了甲胺生产成本，保证了甲胺/DMF装置运行的稳定性与抗风险能力。以下对有关情况作一介绍。
1 甲胺/DMF装置运行问题
1.1 萃取塔塔顶水冷器换热效果差
九天化工2套甲胺装置精馏二塔为萃取塔，萃取塔塔顶采出三甲胺产品，塔顶水冷器冷媒为循环水（循环水走管程，三甲胺走壳程），萃取塔塔顶气相物料温度达78～84 ℃，冷却气相物料后循环水温度升至50 ℃左右，循环水在此温度下容易结垢（其他几台精馏塔塔顶水冷器水温较低），每年夏季（6—8月）甲胺萃取塔塔顶水冷器换热效果差问题尤为突出，因循环水温度偏高和水冷器结垢，甲胺萃取塔塔顶气相不得不大量放空，系统被迫减负荷运行乃至停车，严重影响甲胺装置的产量、消耗及长周期运行，且波及下游DMF装置的稳定运行。
1.2 上游PSA系统存在CO2气放空问题
DMF装置生产所需的CO气来源于焦炭造气炉（常压固定床造气炉），粗煤气经煤气净化系统（脱硫、脱碳）、压缩系统、PSA系统制得纯度≥ 97%的CO。PSA系统内吸附剂再生阶段，解吸气经抽真空将已吸附的CO2抽出送入气柜缓冲，再与外购液体CO2汽化得到的CO2气混合，经鼓风机加压后作为气化剂送入焦炭造气炉参与反应。实际生产中，PSA系统仍有大量的CO2气放空，造成一定的浪费及污染，也增加了装置的整体能耗。
1.3 甲醇储槽检修期间难保证甲醇稳定供应
甲醇是甲胺装置的主要生产原料之一，当前主要依靠安化公司的1台10 000 m3甲醇储槽储存，而安化公司在年度检修计划中需对甲醇储槽进行相应的维护及改造，甲醇储槽停运隔离维修开始到结束共计停运43 d，而甲胺装置大修时间只有16 d，常规情形下甲胺装置将会因没有原料甲醇供应而需多停车27 d，影响甲胺装置的生产组织。
2 优化改造措施
2.1 针对萃取塔水冷器换热效果差的优化改造
由于一甲胺、二甲胺、三甲胺的沸点相近、相对挥发度相近，分离较为困难，但在一定温度、压力下一甲胺、二甲胺、三甲胺在水中的溶解度不同，其中三甲胺在水中的溶解度最小，因此在混甲胺精馏过程中用水作为萃取剂，可改变其相对挥发度，使得相对挥发度最大的三甲胺作为轻组分从萃取塔塔顶馏出，一甲胺、二甲胺作为重组分与水一起从塔釜排出。简言之，甲胺萃取塔的主要作用是从脱氨塔送来的混甲胺等物料中分离出合格的三甲胺。
当萃取塔塔顶水冷器换热效果差时，其对系统的影响主要有：① 塔顶蒸气不能很好地冷凝下来而致萃取塔压力升高，正常生产中其压力控制在0.78 MPa左右，夏季循环水温度高时则会升至0.80 MPa左右，被迫开大塔顶气相放空阀以维持系统平稳运行；② 萃取塔气相放空量增大后，部分三甲胺随放空气排出，造成三甲胺产量下降，同时排出的三甲胺也会影响放空气的后续处理——后续处理中由于三甲胺带出量大，导致处理成本增加；③ 除了三甲胺产量减少外，系统为维持平衡而减量还会造成甲胺装置的甲醇、液氨消耗（单位产品消耗）升高，影响装置的经济性。
经分析与论证，决定于甲胺装置大修时在原有的萃取塔塔顶水冷器旁新增1台水冷器（规格型号与原水冷器相同，2台水冷器并联运行），并在新/旧水冷器气相、液相管线及循环水上/回水管线各自增加切断阀，以利操作调整。2022年7月先对第一套30 kt/a甲胺装置进行了改造，效果比较明显，继而在2022年10月对第二套60 kt/a甲胺装置实施了本项技改。改造后，夏季萃取塔2台水冷器并联运行，其他季节温度较低时可单台运行，由此可对备用水冷器实施检修或清洗，大大提高了甲胺装置运行的稳定性。
2.2 针对PSA系统CO2气放空的优化改造
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期